Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 5.9 - Ex. 61
Um balão de ar quente de massa desce verticalmente com uma aceleração para baixo de módulo . Que massa (lastro) deve ser jogada para fora para que o balão tenha uma aceleração para cima de módulo ? Suponha que a força vertical para cima do ar quente sobre o balão não muda com a perda de massa.
Passo 1
Inicialmente precisamos entender quais forças estão agindo neste problema e também a direção e sentido de cada uma.
Neste problema o enunciado nos diz que existe uma força constante, vertical e para cima que é provocada pelo ar quente sobre o balão. Além desta, temos também o peso do balão que atua na vertical e agindo para baixo.
Aplicando a segunda lei de Newton para este caso, temos para a primeira situação:
OBS: Esse menos do lado direito da equação foi colocado porque inicialmente a aceleração aponta para baixo, no mesmo sentido do peso.
Para a segunda situação:
Onde e são o peso e a massa nova.
Passo 2
Vamos reescrever a isolando e substituindo , sendo a massa do balão inicial e a massa jogada fora:
Passo 3
Para determinar vamos substituir a na :
Isolando :